Journal of Experimental and Clinical SurgeryJournal of Experimental and Clinical SurgeryВестник экспериментальной и клинической хирургии2070-478X2409-143XVoronezh State Medical University named after N.N. Burdenko106610.18499/2070-478X-2017-10-4-304-309Original articlesОригинальные статьиUnknownTheoretical bases of calculation of energy parameters of laser radiation for thermotherapy of Baker's cyst.Теоретические основы расчета энергетических параметров лазерного излучения для термотерапии кисты Бейкераhttps://orcid.org/0000-0003-1261-37122275-0696ZhilyakovAndrew VЖиляковАндрей Викторович
Russian Federation

surgeon-arthrologist

кандидат медицинских наук, врач-хирург, амбулаторно-поликлиническое отделение

doctor-zhilyakov@rambler.ruhttp://osteoarthrosis.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4207-18626815-7963ChernyadievS AЧернядьевС А
Russian Federation

MD, Professor, head. the surgical diseases chair of the Ural state medical University

д.м.н., проф., зав. кафедрой хирургических болезней Уральского государственного медицинского университета

doctor-zhilyakov@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6063-52065330-7310AretinskiyA VАретинскийА В
Russian Federation

doctor radiologist - a radiologist, LLC “PET – technology"

врач радиолог - рентгенолог ООО “ПЭТ – Технолоджи"

doctor-zhilyakov@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6331-01241835-8921SivkovaN IСивковаН И
Russian Federation

candidate of sociological Sciences, associate Professor of social and political Sciences Ural Federal University named after first President of Russia B. N. Yeltsin

кандидат социологических наук, доцент кафедры социально-политических наук Уральского Федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

doctor-zhilyakov@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8523-912X8945-5570KorobovaN YuКоробоваН Ю
Russian Federation

PhD, surgeon-phlebologist, assistant of the surgical diseases chair of the Ural state medical University

к.м.н., хирург-флеболог, ассистент кафедры хирургических болезней Уральского государственного медицинского университета

doctor-zhilyakov@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8066-02178737-8411GorbatovV IГорбатовВ И
Russian Federation

candidate of physico-mathematical Sciences, associate Professor of physics Department of Ural state mining University

кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики Уральского государственного горного университета

doctor-zhilyakov@rambler.ruGAU of public health services of Sverdlovsk region "The regional specialized center of medical rehabilitation" Lake Chusovskoe ", YekaterinburgГосударственное автономное учреждение здравоохранения Свердловской области Областной специализированный центр медицинской реабилитации "Озеро Чусовское"Ural state medical UniversityУральский государственный медицинский университетThe federal network of Nuclear Medicine centers - PET – TechnologyОбщество с ограниченной ответственностью “ПЭТ - Технолоджи” ОП – ЕкатеринбургUral Federal University named after first President of Russia B. N. YeltsinУральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. ЕльцинаUral state mining UniversityУральский государственный горный университет311220171043043092108201718102017Copyright ©; , Zhilyakov A.V., Chernyadiev S.A., Aretinskiy A.V., Sivkova N.I., Korobova N.Y., Gorbatov V.I.Copyright ©; , Жиляков А.В., Чернядьев С.А., Аретинский А.В., Сивкова Н.И., Коробова Н.Ю., Горбатов В.И.Zhilyakov A.V., Chernyadiev S.A., Aretinskiy A.V., Sivkova N.I., Korobova N.Y., Gorbatov V.I.Жиляков А.В., Чернядьев С.А., Аретинский А.В., Сивкова Н.И., Коробова Н.Ю., Горбатов В.И.http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0https://vestnik-surgery.com/journal/article/view/1066

Actuality: Interstitial application of light energy to pathological tissues of small volume always raises concerns about the possible negative impact of excessive thermal effects on the surrounding unchanged structures. At the same time, insufficient thermal exposure does not allow achieving the desired result of manipulation. In particular, with a similar problem, there are surgeons performing laser-induced thermotherapy of cysts of different localization.

Objective: Determine the time to reach the desired temperature required for the irreversible coagulation of the wall of the Baker cyst, depending on the power of the laser radiation and the volume of the intracystic fluid.

Materials and methods: Several series of experiments were carried out in which different volumes of aqueous lidocaine solution were heated in disposable syringes by laser radiation fed along a flexible light-bearing fiber. Registration of infrared radiation from this system was performed by a portable thermal imager CONDTROL IR-CAM (Russia). The time for heating the syringe to 70 ° C was measured at different radiation powers.

Results: In all series of experiments, a predetermined temperature of 70 ° C was achieved, providing instantaneous protein coagulation. Attention is drawn to the fact that the calculated time by the formula (ideal) in all cases is less, which can be explained by the effect of heat removal from the walls of syringes. The higher the power of laser radiation, the less the effect of heat removal on the heating rate of the aqueous solution, and, accordingly, the time to reach the set temperature.

Conclusion. In the energy regimes and volumes of the aqueous solution studied, the optical fiber with end radiation emission is not capable of causing carbonization and damage to surrounding tissues. Accordingly, contactless perforation of the cyst wall by laser radiation with a wavelength of 1.47 μm is impossible. The obtained data testify to the advisability of calculating the energy to reach the set temperature and keeping it for a period sufficient for coagulation transformation of the more external layers of education

Актуальность: Интерстициальное внесение световой энергии в патологические ткани малого объема всегда вызывает опасения по поводу вероятного негативного воздействия избыточных тепловых эффектов на окружающие неизмененные структуры. В то же время недостаточная тепловая экспозиция не позволяет достигнуть необходимого результата манипуляции. В частности, с подобной проблемой встречаются хирурги, выполняющие лазер-индуцированную термотерапию кист различной локализации.

Цель: определить время достижения заданной температуры, необходимой для необратимой коагуляции стенки кисты Бейкера, в зависимости от мощности лазерного излучения и объема внутрикистозной жидкости.

Материалы и методы: проведено несколько серий экспериментов, в которых разные объемы водного раствора лидокаина нагревались в одноразовых шприцах лазерным излучением, подаваемым по гибкому светонесущему волокну. Регистрация инфракрасного излучения этой системы выполнялась переносным тепловизором CONDTROL IR-CAM (Россия). Измерялось время нагрева наружной стенки шприца до 70°С при разных мощностях излучения.

Результаты: Во всех сериях экспериментов была достигнута заданная температура 70° С, обеспечивающая мгновенную коагуляцию белка. Обращает на себя внимание тот факт, что расчётное время по формуле (идеальное) во всех случаях меньше, что можно объяснить влиянием теплоотдачи к стенкам шприцев и теплоотведением от них. Чем выше мощность лазерного излучения, тем меньше влияние теплоотдачи на скорость нагрева водного раствора, и, соответственно, время достижения заданной температуры.

Заключение. В изучаемых энергетических режимах и объемах водного раствора световод с торцовой эмиссией излучения не способен вызывать карбонизацию и повреждение окружающих тканей. Соответственно, бесконтактная перфорация стенки кисты лазерным излучением с длиной волны 1,47 мкм невозможна. Полученные данные, свидетельствуют о целесообразности расчета энергии, для достижения заданной температуры, и ее удержании на период достаточный для коагуляционной трансформации более наружных слоев образования

Laser-induced thermotherapy, Baker's cyst, process modelingЛазер-индуцированная термотерапикиста Бейкерамоделирование процесса.Информация о финансировании. Результаты являются частью НИОКР профинансированной из средств гранта по программе «Старт-1», выданного Федеральным государственным бюджетным учреждением «Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере» (Фонд содействия инновациям).1. Arkhangel'skaya Yu. S., Kozyr' L. A. Kurs fiziki v modul'noi sisteme obucheniya studentov-medikov //Vestnik Rossiiskogo universiteta druzhby narodov. Seriya: Voprosy obrazovaniya: yazyki i spetsial'nost'. – 2009. – №. 3. - P. 74-78.1. Архангельская Ю. С., Козырь Л. А. Курс физики в модульной системе обучения студентов-медиков //Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Вопросы образования: языки и специальность. – 2009. – № 3. - С. 74-78.2. Veinik A. I. Priblizhennyi raschet protsessov teploprovodnosti. – Ripol Klassik, 2013. . - 190 p.2. Вейник А. И. Приближенный расчет процессов теплопроводности. – Рипол Классик, 2013. - 190 с.3. Gnusarev O. S., Khamidulina A. M. Lazernaya termoterapiya v kompleksnom lechenii kist Beikera u detei // Materialy 69-i mezhvuzovskoi (IV Vserossiiskoi) itogovoi nauchnoi studencheskoi konferentsii M 45 s mezhdunarodnym uchastiem, posvyashchennoi 70-letiyu Pobedy v Velikoi Otechestvennoi voine, g. Chelyabinsk, 28 aprelya 2015 g.—Chelyabinsk: Izdatel'stvo Yuzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo meditsinskogo universiteta, 2015/ – P. 37..3. Гнусарев О. С., Хамидулина А. М. Лазерная термотерапия в комплексном лечении кист Бейкера у детей // Материалы 69-й межвузовской (IV Всероссийской) итоговой научной студенческой конференции М 45 с международным участием, посвященной 70-летию Победы в Великой Отечественной войне, г. Челябинск, 28 апреля 2015 г.—Челябинск: Издательство Южно-Уральского государственного медицинского университета, 2015. – С. 37.4. Dolgushin B.I, i dr. Radiochastotnaya termoablyatsiya opukholei pecheni / Pod red. M.I.Davydova. - M: Prakticheskaya meditsina, 2007. - 192 p.4. Долгушин Б.И. Радиочастотная термоабляция опухолей печени / Под ред. М.И. Давыдова. - М: Практическая медицина, 2007. - 192 c.5. Zhukov B. N., Lysov N. A., Anisimov V. I. Lazernye tekhnologii v meditsine //Samara.-Meditsina.-2001.-129 p.5. Жуков Б. Н., Лысов Н. А., Анисимов В. И. Лазерные технологии в медицине // Самара.-Медицина.-2001.-129 с.6. Kovalev V. K. Endorektal'noe issechenie i elektrokoagulyatsiya zlokachestvennykh opukholei pryamoi kishki. – 19876. Ковалев В. К. Эндоректальное иссечение и электрокоагуляция злокачественных опухолей прямой кишки. Л.: Б. и., – 1987. – 18 с.7. Kopaev S. Yu., Kopaeva V. G. Teplovye effekty v zone rabotayushchikh nakonechnikov pri energeticheskoi khirurgii katarakty //Lazernaya meditsina. – 2010. – T. 14. – № 3– P. 41-46.7. Копаев С. Ю., Копаева В. Г. Тепловые эффекты в зоне работающих наконечников при энергетической хирургии катаракты //Лазерная медицина. – 2010. – Т. 14. – №. 3. – С. 41-46.8. Lebedev M. S. i dr. Upravlyaemaya vnutripolostnaya lazernaya terapiya v eksperimental'noi khirurgii //Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. – 2014. – №. 6. - P. 10008. Лебедев М. С., Урусова А.И., Фролов П.П., Албутов А.С., Басенкова Е.В., Семенова Ю.И. Управляемая внутриполостная лазерная терапия в экспериментальной хирургии // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – №. 6. - С. 1000.9. Nevozhaj V.I., Fedorenko T.A., Kuhareva L.I., Chudnovskij V.M. Sposob lechenija kist molochnoj zhelezy. Patent RF. 2009. № 2356513.9. Патент № 2356513 РФ. A61B 18/22 (2006.01). Способ лечения кист молочной железы. Невожай В.И., Федоренко Т.А., Кухарева Л.И., Чудновский В.М. Дата подачи заявки 27.11.2007. Дата публикации 27.05.2009 Бюл. № 15.10. Subochev P. V., Mansfel'd A. D., Belyaev R. V. Mnogochastotnaya akusticheskaya termotomografiya pri lazernoi gipertermii: fizicheskoe modelirovanie //Vestnik Nizhegorodskogo universiteta im. NI Lobachevskogo. – 2010. – №. 5 - P. 67-74.10. Субочев П. В., Мансфельд А. Д., Беляев Р. В. Многочастотная акустическая термотомография при лазерной гипертермии: физическое моделирование // Вестник Нижегородского университета им. НИ Лобачевского. – 2010. – №. 5 - С. 67-74.11. Timerbulatov V. M., Nagaev N. R. Lazernaya ablatsiya metastazov kolorektal'nogo raka v pechen' //Koloproktologiya. – 2006. – №. 1. – P. 34-37.11. Тимербулатов В. М., Нагаев Н. Р. Лазерная аблация метастазов колоректального рака в печень //Колопроктология. – 2006. – №. 1. – С. 34-37.12. Chernyad'ev S.A. Vnutripolostnaya UZI-kontroliruemaya lazernaya obliteratsiya kisty Beikera / S.A. Chernyad'ev, A.V. Zhilyakov, N.Yu. Korobova. – Ekaterinburg: Izdatel'stvo UGMU, 2016. – 72 p.12. Чернядьев С.А. Внутриполостная УЗИ-контролируемая лазерная облитерация кисты Бейкера / С.А. Чернядьев, А.В. Жиляков, Н.Ю. Коробова. – Екатеринбург: Издательство УГМУ, 2016. – 72 с.13. Shulutko A. M. i dr. Endoskopicheskaya torakal'naya khirurgiya //M.: Meditsina. – 2006. – P. 211-241.13. Шулутко А. М., Овчинников А.А., Ясногородский О.О., Мотус И.Я. Эндоскопическая торакальная хирургия // М.: Медицина. – 2006. – С. 211-241.14. Honda N. et al. Percutaneous hot saline injection therapy for hepatic tumors: an alternative to percutaneous ethanol injection therapy //Radiology. – 1994. – Т. 190. – №. 1. – P. 53-57.14. Honda N., Guo Q., Uchida H., Ohishi H., Hiasa Y. Percutaneous hot saline injection therapy for hepatic tumors: an alternative to percutaneous ethanol injection therapy //Radiology. – 1994. – Т. 190. – №. 1. – P. 53-57.15. Quesada R. et al. Impact of monopolar radiofrequency coagulation on intraoperative blood loss during liver resection: a prospective randomised controlled trial //International Journal of Hyperthermia. – 2017. – Т. 33. – №. 2. – P. 135-141.15. Quesada R., Poves I., Berjano E., Vilaplana C., Andaluz A., Moll X., Burdio F.. Impact of monopolar radiofrequency coagulation on intraoperative blood loss during liver resection: a prospective randomised controlled trial //International Journal of Hyperthermia. – 2017. – Т. 33. – №. 2. – P. 135-141.